1、第2课时有机合成路线的设计有机合成的应用1.知道有机合成路线设计的一般程序和方法，能够结合绿色合成思想对给出的有机合成路线进行简单的分析和评价。2.认识有机合成对人类生产、生活的重要影响。1有机合成路线的设计(1)正推法是指从确定的某种原料分子开始，逐步经过碳链的连接和官能团的安装来完成。在这样的有机合成路线中，首先要比较原料分子和目标化合物分子在结构上的异同，包括官能团和碳骨架两个方面的异同；然后，设计由原料分子转向目标化合物分子的合成路线。(2)逆推法是指采取从产物逆推出原料，设计合理的合成路线的方法。在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的中间有机化合物，直至选出合适的起始原料。
2、2有机合成遵循的原则(1)符合有机合成中原子经济性的要求。所选择的每个反应的副产物应尽可能少，所要得到的主产物的产率尽可能高且易于分离，避免采用副产物多的反应。(2)发生反应的条件要适宜，反应的安全系数要高，反应步骤尽可能少而简单。(3)要按一定的反应顺序和规律引入官能团，必要时应采取一定的措施保护已引入的官能团。(4)所选用的合成原料要绿色化且易得、经济；所选用的试剂与催化剂无公害性。3利用逆推法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线(1)观察目标分子的结构(2)按以下思路逆推出原料分子(3)设计合成路线(设计四种不同的合成路线)CH3 (4)评价优选合成路线路线由甲苯分别制备苯甲醇和苯甲酸较合理。路线
3、、制备苯甲酸的步骤多、成本较高，且使用较多的Cl2，不利于环境保护。路线的步骤虽然少，但使用了价格昂贵的还原剂LiAlH4和要求无水操作，成本较高。4有机合成的应用(1)医学：合成有机药物。(2)农业：合成农药。(3)轻工业：合成塑料等。(4)重工业：合成橡胶等。(5)国防工业：合成爆炸威力大的炸药等。1以溴乙烷为原料制取1，2二溴乙烷，下列转化方案中最合理的是()ACH3CH2BrCH3CH2OHCH2=CH2CH2BrCH2BrBCH3CH2BrCH2BrCH2BrCCH3CH2BrCH2=CH2CH3CH2BrCH2BrCH2BrDCH3CH2BrCH2=CH2CH2BrCH2Br解析：
4、选D。A项步骤较多，原子利用率低；B项副产物较多，浪费原料；C项步骤繁琐，原子利用率低，且副产物较多；D项最合理。2在有机合成中，常需要将官能团消除或增加，且要求过程科学、简捷，下列相关过程不合理的是()A乙烯乙二醇：CH2=CH2B溴乙烷乙醇：CH3CH2BrCH2=CH2CH3CH2OHC乙醛乙烯：CH3CHOCH3CH2OHCH2=CH2D乙醇乙酸：CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH解析：选B。溴乙烷可以直接在氢氧化钠水溶液中水解生成乙醇，不需要先消去，再加成。常用的有机合成路线1一元合成路线2二元合成路线3芳香合成路线CH3CH2ClCH2OHCHOCOOH4改变官能团的位置(
5、1)CH3CH2CH2BrCH3CH=CH2。(2)CH3CH2CH2OHCH3CH=CH2。已知CH2=CHCH=CH2 ，试以CH2=CHCH=CH2和为原料合成COOH。解析对比目标产物和给出的原料，借助题目给出的信息，可采用逆推的方法找出合成路线： 答案 H2O，CH2=CHCH=CH2CHO，2CHOO22COOH。(1)以乙烯为原料，设计合成乙酸乙酯的路线(其他试剂任选)。(2)以乙烯为原料，设计合成乙二酸乙二酯的路线(其他试剂任选)。答案：(1)CH2=CH2CH3CH2X 有机合成路线的设计1以1氯丙烷为原料制备1，2丙二醇的路径为CH3CH2CH2ClCH2=CHCH3 ，对
6、应的反应类型先后顺序为()A消去、水解、加成B消去、加成、水解C加成、水解、消去 D水解、加成、消去解析：选B。由化学键的不饱和度变化得知，第一步为消去反应，第二步为加成反应，第三步为取代(或水解)反应。2A(C2H2)是基本有机化工原料。由A制备聚乙烯醇缩丁醛和顺式聚异戊二烯的合成路线(部分反应条件略去)如下所示：回答下列问题：(1)A的名称是_，B含有的官能团是_。(2)的反应类型是_，的反应类型是_。(3)C和D的结构简式分别为_、_。(4)异戊二烯分子中最多有_个原子共平面，顺式聚异戊二烯的结构简式为_。(5)写出与A具有相同官能团的异戊二烯的所有同分异构体：_(填结构简式)。(6)参
7、照异戊二烯的上述合成路线，设计一条由A和乙醛为起始原料制备1，3丁二烯的合成路线：_。解析：(1)由A的分子式为C2H2知，A为乙炔。由B的加聚反应产物的结构简式可逆推B的结构简式为CH2=CHOOCCH3，分子中含有碳碳双键和酯基。(2)由HCCHCH3COOHCH2=CHOOCCH3可知，反应为加成反应；由可知，反应为醇的消去反应。(3)由反应物和反应条件可知，C应是聚酯的水解产物，故C为。由聚乙烯醇缩丁醛的结构简式可知，该产物是由聚乙烯醇与丁醛发生缩合反应的产物，故D为CH3CH2CH2CHO。 (4)如右所示，碳碳双键两端直接相连的6个原子一定共面，单键a旋转，可使两个双键直接相连的1
8、0个原子共面，单键b旋转，可使甲基上最多有1个氢原子在上述平面内，因此共面的原子最多有11个。顺式聚异戊二烯是指结构单元中两个CH2均在双键的同一侧，其结构简式为。(5)C2H2中含碳碳叁键，因此含有碳碳叁键的异戊二烯的同分异构体主要是碳链异构和叁键位置异构，共有CH3CH2CH2CCH、CH3CH2CCCH3、3种同分异构体。(6)由合成路线可知，反应为乙炔与丙酮羰基的加成反应，反应为碳碳叁键的加成反应，反应为醇的消去反应。模仿题中合成路线，可设计如下合成路线：答案：(1)乙炔碳碳双键、酯基(2)加成反应消去反应(3) CH3CH2CH2CHO(4)11 (6) 有机合成路线的选择和优化3下
9、列是以乙烯为原料合成丙酸(CH3CH2COOH)的途径，不可能达到目的的是()A乙烯乙醛化合物X丙酸B乙烯溴乙烷化合物Y丙酸C乙烯化合物Z丙酸D乙烯丙醛丙酸解析：选A。A同学的设计中化合物X为甲醛与乙醛在碱性环境下反应生成HOCH2CH2CHO，然后再发生催化氧化时不能生成丙酸，故不合理。4局部麻醉药普鲁卡因E结构简式为H2NCOOCH2CH2N(CH3)2的三条合成路线如下图所示(部分反应试剂和条件已省略): 完成下列填空： (1)比A多一个碳原子，且一溴代物只有3种的A的同系物的名称是_。(2)写出反应试剂和反应条件：反应_；_。(3)设计反应的目的是_。(4)B的结构简式为_；C的名称是
10、_。(5)写出一种满足下列条件的D的同分异构体的结构简式：_。芳香族化合物能发生水解反应有3种不同化学环境的氢原子1 mol该物质与NaOH溶液共热最多消耗_mol NaOH。(6)普鲁卡因的三条合成路线中，第一条合成路线与第二条、第三条相比不太理想，理由是_。解析：(1)A是甲苯CH3，比A多一个碳原子，且一溴代物只有3种的A的同系物应该是只有两个侧链的物质，它是邻二甲苯，结构简式是。(2)甲苯与浓硝酸、浓硫酸混合加热，发生甲基对位的取代反应，产生对硝基甲苯O2NCH3，对硝基甲苯与酸性KMnO4溶液反应，甲基被氧化变为羧基，产生O2NCOOH。(3)NH2有强的还原性，容易被氧化变为NO2
11、，设计反应的目的是保护NH2，防止在甲基被氧化为羧基时，氨基也被氧化。(4) H3CNHCOCH3与酸性KMnO4溶液发生反应，甲基被氧化变为羧基，得到B，则B的结构简式为HOOC NHCOCH3。B发生水解反应，断开肽键，亚氨基结合H原子形成氨基，C的结构简式是HOOC NH2，名称为对氨基苯甲酸。(5)D的分子式是C9H9NO4，它的同分异构体中，芳香族化合物，说明含有苯环；能发生水解，说明含有酯基；有3种不同化学环境的氢原子，说明分子中含有3种不同位置的氢原子，则其同分异构体是，也可能是。该物质中含有酯基，酯基水解产生甲酸和酚羟基，二者都可以与NaOH发生反应，所以1 mol 该物质与N
12、aOH溶液共热最多消耗2 mol NaOH。(6)普鲁卡因的三条合成路线中，第一条合成路线与第二条、第三条相比不太理想，理由是合成路线较长，经过的反应步骤多，导致总产率低。答案：(1)邻二甲苯(2)浓硝酸、浓硫酸，加热酸性KMnO4溶液，加热(3)保护氨基，使之在后续的氧化反应中不被氧化(4) 对氨基苯甲酸(5) (或)2(6)合成路线较长，导致总产率较低 重难易错提炼1.掌握有机合成的“两种”基本方法(1)正向合成法：思维程序是原料中间产物产品。(2)逆向合成法：思维程序是产品中间产物原料。2.掌握逆推法的“四个”基本步骤(1)观察目标化合物分子的结构。(2)由目标化合物分子逆推原料分子。(
13、3)设计合成路线。(4)对不同的合成路线进行优选。3.有机合成中基团的保护基团保护：在合成时先将要保护的基团反应掉，待条件适宜时，再将其复原。(1)醛基的保护，例如：RCHOH2RCH2OH，2RCH2OHO22RCHO2H2O。(2)双键的保护，例如：RCH=CHRHBrRCH2CHBrR，RCH2CHBrRNaOHRCH=CHRNaBrH2O。(3)羟基的保护，例如：(4)羧基的保护，例如：RCOOHHORRCOORH2O，RCOORH2ORCOOHROH。(5)氨基的保护，例如：(6)醛基的保护，例如：课后达标检测 基础巩固1工业上合成氨的原料气之一H2有一种来源是取自石油气，如丙烷。有
14、人设计了以下反应途径(假设反应都能进行、反应未配平)，你认为最合理的是()AC3H8CH2BC3H8C3H6H2CC3H8H2OCOH2DC3H8O2CO2H2O；H2OH2O2解析：选C。这是一道与化工生产实际相联系的题目，在工业生产中应考虑经济效益，反应机理要低成本、低能耗。从所给的几种反应途径来看A、B能耗高，原料利用率低，而C项使用催化剂，能耗低，原料利用率高，D项步骤复杂，又费电，不合适。2氯乙烯是合成高聚物聚氯乙烯塑料的单体，工业上制氯乙烯需要以下反应：乙炔与氯化氢制氯乙烯高温煅烧石灰石电解饱和食盐水(2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2)制乙炔制乙烯合成氯化氢制水煤气制盐酸制电
15、石。则制氯乙烯的正确操作顺序是()解析：选C。制取氯乙烯最好的途径是由乙炔和HCl发生加成反应，因此需要制取乙炔和HCl。制取HCl需制取Cl2和H2，需要应用反应。制取乙炔需制取CaC2，可利用生石灰和C(碳)反应制取CaC2，因此可知正确的操作顺序为C项。3一定条件下，炔烃可以进行自身化合反应，如乙炔的自身化合反应为2HCCHHCCCH=CH2。下列关于该反应的说法不正确的是()A该反应使碳链增长了2个C原子B该反应引入了新的官能团C该反应属于加成反应D该反应属于取代反应解析：选D。由题目给出的化学方程式可知两分子的乙炔可以发生自身的加成反应，引入了新的官能团碳碳双键。4被应用于工业合成重
16、要的治疗帕金森综合征的药物左旋多巴(C)，下面是它的合成路线。在上述反应中，关于(1)(2)两步的反应类型，全部正确的是()A化合反应，分解反应B加成反应，水解反应C还原反应，分解反应D氧化反应，水解反应解析：选B。认真对比反应前后两种物质在结构上的差别，可知反应(1)发生的是碳碳双键与氢气的加成反应，反应(2)是酯、肽键等的水解反应。5普伐他汀是一种调节血脂的药物，其结构简式如图所示(未表示出其空间构型)。下列关于普伐他汀的描述正确的是()A分子中含有3种官能团B可发生加成反应 、氧化反应C在水溶液中羧基和羟基均能电离出HD1 mol该物质最多可与1 mol NaOH反应解析：选B。该分子中
17、含有羧基、羟基、酯基、碳碳双键4种官能团，A错误；由于含有碳碳双键可以发生加成反应，含有羟基可以发生氧化反应，B正确；在水溶液中羟基不能电离出H，C错误；羧基与酯基均可与氢氧化钠反应，所以1 mol该物质最多可与2 mol NaOH反应，D错误。6现有以下一系列反应，最终产物为草酸。ABCDE已知B的相对分子质量比A的大79，请推测C、F的结构简式：C_、F_。解析：本题可以采用逆推法或正推法。逆推：FHOOCCOOH，由乙醛在催化剂存在条件下可被氧化为乙酸可知，可被氧化为。E，由乙醇在催化剂存在条件下可被氧化成乙醛可知，可被氧化为。依次推出D为，C为CH2=CH2，B为CH3CH2Br，A为
18、CH3CH3。答案：CH2=CH2OHCCHO7已知某些酯在一定条件下可以形成烯酸酯。如由烯烃合成有机玻璃过程的化学反应如下所示，把下列各步变化中指定分子的有机产物的结构简式填入空格内：解析：首先分析已知条件(主要对比反应物与生成物的结构不同)，找出新的知识的规律，然后再结合被指定发生类似变化的物质加以迁移，应用到题目的解答过程中。如依据 推知 。由加聚反应的原理可推得。答案：8肉桂醛(CH=CHCHO)在自然界中存在于桂油中，是一种常用的植物调味油。工业上主要以CH2=CH2和甲苯为主要原料进行合成：请回答下列问题：(1)E中含氧官能团的名称是_。(2)反应中属于加成反应的是_。(3)反应的
19、化学方程式是_。解析：(1)由框图可知A是乙醇，B是乙醛；在碱性条件下两个醛分子间可以发生反应，生成羟基醛，故E中的含氧官能团有羟基和醛基；(2)从反应原理来看，两个醛分子间的反应实质是加成反应，同时乙烯和水的反应也是加成反应。答案：(1)羟基、醛基(2)(3)2CH3CH2OHO22CH3CHO2H2O9法国化学家V.Grignard发明的Grignard试剂(卤代烃基镁)广泛运用于有机合成中。Grignard试剂的合成方法是RXMgRMgX(Grignard试剂)。生成的卤代烃基镁与具有羰基结构的化合物(醛、酮等)发生反应，再水解就能合成各种指定结构的醇：现以2丁烯和必要的无机物为原料合成
20、3，4二甲基3己醇，进而合成一种分子式为C10H16O4的具有六元环的物质J，合成路线如下，H的一氯代物只有3种。请回答下列问题：(1)F的结构简式是_。(2)CDE的反应类型是_，FG的反应类型是_。(3)写出下列化学反应方程式(有机物请用结构简式表示)。AB：_，IJ：_。答案：(1) (2)加成反应消去反应(3) 能力提升10塑化剂的种类很多，其中一种塑化剂的结构简式如图所示。下列关于该塑化剂的说法正确的是()A该塑化剂能溶解在水中B该塑化剂苯环上的一溴代物有3种C若该塑化剂在人体内完全水解，会产生2种有机物D该塑化剂不可能通过酯化反应合成解析：选C。选项A，该塑化剂属于酯类，没有亲水基
21、团，所以它不能溶解在水中。选项B，该塑化剂结构对称，苯环上不同化学环境的H原子有2种，故苯环上的一溴代物只有2种。选项C，人体胃中含有盐酸，在酸性环境下该塑化剂发生水解反应生成邻苯二甲酸和2乙基1己醇。选项D，根据该塑化剂的结构可知，一分子邻苯二甲酸和两分子2乙基1己醇之间发生酯化反应即可合成该塑化剂。11CPAE是蜂胶的主要活性成分，它可由咖啡酸合成，其合成过程如下。下列说法不正确的是()A1 mol CPAE与足量的NaOH溶液反应，最多消耗3 mol NaOHB可用金属Na检测上述反应是否残留苯乙醇C与苯乙醇互为同分异构体的酚类物质共有9种D咖啡酸可发生聚合反应，并且其分子中含有3种官能
22、团解析：选B。CPAE中酚羟基和酯基都能与NaOH溶液反应，A项正确。题述反应中的四种物质都能与Na反应产生氢气，所以用Na无法检验上述反应是否残留苯乙醇，B项错误。与苯乙醇互为同分异构体的酚类物质共有9种，分别为，C项正确。咖啡酸中含有碳碳双键，能发生加聚反应，且其分子中含有酚羟基、碳碳双键、羧基共3种官能团，D项正确。12有下列有机反应类型：消去反应，取代反应，加聚反应，加成反应，还原反应，氧化反应。已知CH2ClCH2Cl2NaOHCH2OHCH2OH2NaCl，以丙醛为原料制取1，2丙二醇，涉及的反应类型依次是()ABC D解析：选B。用逆合成分析法解答。 ，所以从原料到目标化合物依次
23、发生的反应类型是还原反应(或加成反应)、消去反应、加成反应、水解反应(或取代反应)。13化合物I(C11H12O3)是制备液晶材料的中间体之一，其分子中含有醛基和酯基。I可以用E和H在一定条件下合成：已知以下信息：aA只有一种等效氢原子；bRCH=CH2RCH2CH2OH；c化合物F苯环上的一氯代物只有两种；d通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定，易脱水形成羰基。回答下列问题：(1)A的化学名称为_。(2)D的结构简式为_。(3)E的分子式为_。(4)F生成G的化学方程式为_，该反应类型为_。(5)I的结构简式为_。解析：根据所给信息采用正推法推出物质的结构简式，根据反应条件推断有机物结构，
24、写出相应的化学方程式，在写同分异构体时注意不漏、不重。(1)根据已知信息a：A只有一种等效氢原子，结合A的分子式可推出其结构简式为，名称为2甲基2氯丙烷或叔丁基氯。(2)A在NaOH的乙醇溶液中发生消去反应生成B，则B为，结合已知信息b可知C为，D为。(3)D与新制Cu(OH)2悬浊液发生反应生成E，则E为，分子式为C4H8O2。(4)根据已知信息c：化合物F苯环上的一氯代物只有两种，且分子式为C7H8O，故其结构简式为，生成G的化学方程式为2Cl22HCl，该反应类型为取代反应。(5)G()H()，H与E()发生酯化反应生成I为。答案：(1)2甲基2氯丙烷(或叔丁基氯)(2) (3)C4H8
25、O2(4) 2Cl22HCl取代反应(5) 14化合物H是一种有机光电材料中间体。实验室由芳香化合物A制备H的一种合成路线如下： 已知：RCHOCH3CHORCH=CHCHOH2O回答下列问题：(1)A的化学名称是_。(2)由C生成D和E生成F的反应类型分别为_、_。(3)E的结构简式为_。(4)G为甲苯的同分异构体，由F生成H的化学方程式为_。(5)写出用环戊烷和2丁炔为原料制备化合物的合成路线(其他试剂任选)。解析：由H的结构简式逆推可知A、B、C、D、E、F苯环上均只有一个取代基。结合信息及B的分子式，则A为苯甲醛，B为CH=CHCHO，由BC的反应条件可知BC的转化为醛基转化为羧基，C为CH=CHCOOH，C与Br2发生加成反应，生成D()，D在KOH的乙醇溶液中加热发生消去反应，酸化后生成E(CCCOOH)，E与乙醇发生酯化反应(或取代反应)生成F(CCCOOC2H5)，F与G发生类似信息所给反应(加成反应)生成H，逆推可知G的结构简式为。(5)由产物的结构简式，迁移信息可知要先制出，可由氯代烃发生消去反应得到，而氯代烃可由环戊烷与氯气在光照条件下发生取代反应制得。答案：(1)苯甲醛(2)加成反应取代反应(3)C6H5COOH(4)(5)